光伏并网电站典型技术方案

1MW经典电站设计阐明

并网光伏发电重要由太阳能电池阵列、并网逆变器、输配电系统和远程监

测系统构成，包括太阳能电池组件、直流电缆及汇流箱、并网逆变器、交流配电、

升压设备等，其中，太阳能阵列到并网逆变器出J电气部提成为光伏发电系统。

1.设备选型

1.1光伏组件选型及安装容量

目前常用的太阳能电池有：单晶硅、多晶硅太阳能电池；非晶硅薄膜太阳能

电池；数倍聚光太阳能电池等，从技术经济比较成果来看：晶体硅太阳能电池组

件技术成熟，且产品性能稳定，使用寿命长。商业用化使用的太阳能电池组件中,

单晶硅组件转换效率最高，多晶硅另一方面，但两者相差不大。晶体硅电池组件

故障率极低，运行维护最为简朴。在开阔场地上使用晶体硅光伏组件安装简朴以

便，布置紧凑，可节省场地。尽管非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应，高温性能

等方面具有一定的优势，不过使用寿命期较短，只有10-o

因此本工程拟选用晶体硅太阳能电池。在单晶硅电池和多晶电池选择匕由

于多晶硅电池组件的价格要比单晶硅低，从控制工程造价的方面考虑，本工程

选用性价比较高口勺多晶硅电池组件，这也与国外的I太阳能光伏电池使用状况的

发展趋势相符合。

本工程采用的多晶硅太阳能电池组件的详细技术参数见表1-1

表1-1太阳能电池组件技术参数表

太阳电池种类多晶硅电池

太阳电池组件生产厂家欧贝黎新能源科技股份有限企业

太阳电池组件型号Eptechl56P-260/72

指标单位数据

峰值功率Wp260(±3%)

开路电压（Voc）V43.6

短路电流（Isc）A7.9

工作电压（Vmppt）V34.8

工作电流（Imppt）A7.47

尺寸mm1956x992x50

重量kg23

峰值功率温度系数%/℃-0.47%/℃

开路电压温度系数%/K-0.34%/℃

短路电流温度系数%/K0.045%/℃

1MW并网电站串并方案见下表

表1-21MW并网电站串并表

组件型号Eplechl56P-260/72

串联数量（块）16

1MW子方阵并联数量（路）240

1MW子方阵所需组件数量（块）3840

电站实际安装容量（MWp）0.9984

1.2.并网逆变器选型

并网逆变器是并网光伏电站中日勺关键设备，它的可靠性、高性能和安全性会

影响整个光伏系统。对于大型光伏并网逆变器的选型，应注意如下几种方面的指

标比较：

光伏并网必须对电网和太阳能电池输出状况进行实时监测，对周围环境做

出精确判断，完毕对应的动作，如对电网的J投、切控制，系统的启动、运行、休

眠、停止、故障的状态检测，以保证系统安全、可靠日勺工作。

由于太阳能电池日勺输出曲线是非线性於J,受环境影响很大，为保证系统能

最大输出电能，需采用最大功率跟踪控制技术，通过自寻优措施使系统跟踪并

稳定运行在太阳能光伏系统的最大输出功率点，从而提高太阳能输出电能运用

率。

逆变器输出效率：大功率逆变器在满载时，效率必须在95%以上。在

50W/m2R勺日照强度下，即可向电网供电，在逆变器输入功率为额定功率10%时,

也要保证90%以上的转换效率。

逆变器的输出波形：为使光伏阵列所产生日勺直流逆变后向公共电网并网供

电，就必须是逆变器的输出电压波形、幅值及相位与公共电网一致，实现无扰平

滑电网供电。

逆变器输入直流电压日勺范围：规定直流输入电压有较宽的适应范围，由于太

阳能电池日勺端电压随负载和日照强度的变化范雨比较大，这就规定逆变器在较

大H勺直流输入电压范围内正常工作，并保证交流输出电压稳定性。

光伏发电系统作为分散供电电源，当电网由于电气故障、误操作或自然原因

等外部原因引起日勺中断供电时，为防止损坏用电设备以及保证电网维修人员的

安全，系统必须具有孤岛保护日勺能力。

此外应具有显示功能：通讯接口;具有监控功能；宽直流输入电压范围；

完善的保护功能等。

对于MW级的光伏发电系统，光伏阵列面积非常大，由于光伏电池组件电流、电

压的性能参数不也许做到完全一致，因此光伏组件串并联时互相之间的影响也

许会导致整体光伏发电系统的发电量下降。逆变器单机容量不适宜过小，单机容

量过小，接线复杂、汇线增多，同步也会导致系统效率的减少。通过对目前国内

外技术及商业化比较成熟的大型并网逆变器进行分析，本方案中采用

SMA500KW并网逆变器.其重要技术参数见下表：

表1-3:并网逆变器技术参

数逆变器型号SC500

序号

1额定功率500kW

2最大直流输入功率580kWp

3输入光伏阵列电压范围（MPPT）450-820V

4最大直流输入电压900V

5最大阵列输入电流2x591A

6直流过压保护有

7防护等级IP20（室内）

8最大功率98.50%

9额定父流输出功率500kW

10额定交流输出电流1069A

11电流谐波不不小于3%

12容许电压工作范围3x270+10%

13容许频率工作范围49.5-50.5HZ

14功率因数0.99

2800x2120x85

15体积

0

16重量2200Kg

17过、欠电压保护功能有

18过、欠频率保护功能有

19防孤岛效应功能有

20电网恢复并网功能有

21电网短路保护功能有

22通讯功能有

23工作环境-20℃〜+40℃

1.3.直流汇流监控箱

可以直接对不一样光伏阵列输入组串日勺电流进行测试和比较，可靠地检测出

各路光伏组串也许发生日勺故障。内置输入组串过载和过电压保护装置。其重要

技术参数见下表：

表1-4:直

流汇流监控

项目名称技术参数

箱技术参数

序号

1输入光伏阵列电压范围250-880V

2最大直流输入电压900V

3直流保险数量8

4最大输入阵列电流16A

5每个保险可连接光电组串数2

6电流测试通道数8

7最多并联输入路数16

8直流过电压保护有

9防护等级IP65

10通讯接口采用RS485

11环境温度・25℃〜+55℃

12湿度0-95%

1.4.直流主配电箱

直流主配电箱重要功能是起汇流和直流配电作用，安装在直流汇流监控箱和

逆变器之间，一般可以最多连接8台直流汇流监控箱。内置输入组串过载和过电

压保护装置。采用IP65防护等级。

1.5.交流低压配电柜

交流低压配电柜应具有汇流、开断、显示等功能，其重要技术参数见下表：

表1-5:交流

低压配电柜

项目名称技术参数

技术参数表

序号

1额定工作电压660V

2额定工作电流6300A

3额定短路开断电流5()kA

4额定短时耐受电流50kA

5额定峰值耐受电流105kA

6防护等级IP40

16发电系统主设备清单

表名称型号及规格单位数量

1-6:

主设

备清

单一

览表

序号

1太阳能电池组件eply260-24-Vb块3840

2并网逆变器SC500HE台2

3直流汇流监控箱SSM台60

4直流主配电箱SMB台2

5低压配电柜GGD2-03台1

6变压器S9-M-2500/10台1

10.5/0.27V

2.光伏方阵安装设计

2.1.发电系统电气设计

根据所选光伏电池组件和并网逆变器性能参数，以及光伏电池组件在满足项

目实行地气候环境日勺条件下，经计算确定光伏电池方阵日勺串并联数及发电单元

容量，详细配置见下表：

表2-1:

各分块阵子阵列组子阵列组需用组件计算阵列

组件型号

列配置计件串联数件并联数数(块)功率(kWp)

算表

发电子系

统功率

(kWp)

500Eptechl56P-260/72161201920500

设计方案中拟采用500KW作为一种独立并网发电子系统，共有2个独立并网

发电子系统构成IMWp并网系统。

详细设计方案：光伏电池组件16串4并共30组，构成容量为500KWH勺发电

子系统，先通过30台壁挂式直流汇流监控箱(16进1出)汇流，之后通过1台

壁挂式直流主配电箱分别接入1台500kW逆变器，通过低压配电柜配电，经一

级升压变(0.27/10.5kV2500kVA)升至10kV,这样就形成了一种独立并网发电

子系统,2个独立并网发电子系统经1台ll()kV二级升压变升至U()kV后送入电

网。

2.2.光伏阵列设计

光伏电站总装机容量1MW,由60个光伏子阵列构成，每个子阵列有16串4

并64块260Wp太阳能电池组件构成，容量为16.64kW,组件按4排16列布置。

光伏方阵日勺最佳倾角为37°,支架采用固定安装支架形式，阵列南北向跨距3m,

光伏子阵列前后排间距6mo

3.系统年发电量的预测

3.1.光伏阵列的基础数据

表3-1:光伏阵列个数3840块

的基础数据

总装机容量9.984MW

光伏组件

3.2.太阳能阵列的方位角和倾斜角

光伏阵列的J方位角为正南，倾斜角为37度，为最佳安装角度。

3.3.系统发电效率分析

(1)光伏温度因子

光伏电池的效率会伴随其工作时日勺温度变化而变化。当他们出J温度升高时,

不一样类型日勺大多数电池效率展现减少的趋势。光伏温度因子0.45%/度，根据记

录光伏组件平均工作在高于气温25度下，折减因子取97.075%0

(2)光伏阵列的损耗

由于组件上有灰尘或积雪导致口勺污染，本项目所在地降水量少，多风沙，污

染系数高，折减系数取5%,即污染折减因子取95%。

(3)逆变器的平均效率

并网光伏逆变器W、J平均效率取96%o

(4)光伏电站内用电、线损等能量损失

初步估算电站内用电、输电线路、升压站内损耗，约占总发电量的4%,其配

电综合损耗系数为96%。

(5)机组H勺可运用率

虽然太阳能电池口勺故障率极低，但定期检修及电网故障仍然会导致损失，其

系数取4%,光伏发电系统的可运用率为96%。

考虑以上多种原因通过计算分析光伏电站系统发电总效率：

r)=97.075%x95%x96%x96%x96%=81.59%

3.4光伏发电系统日勺发电量计算

根据太阳辐射量、系统组件总功率、系统总效率等数据，可预测IMWp并网

光伏电站的年总发电量。

光伏电站年发电量计算公式如下：L=\VXIIXq

式中L——并网光伏电站年发电量,kWh

W——并网发电站装机总量,20MWp

H——年峰值日照小时数,2236.18h

H——光伏电站系统总效率，取81.59%

H=Ih/IO=l944.5x1.15/1000=2236.18h

Ih一倾斜面年总太阳辐射量,kWh/m2

10—原则太阳辐射强度，1000W/m2（电池组件原则测试条件）

Ih—水平面年总辐射量xl.15（1.15为宁夏地区实际工程实践经验值）

项目建设地1985〜平均太阳能辐射量，为1944.5kWh/m2,根据总装机容量、

系统总效率；可计算得出电站建成后第1年发电量为184.60万kWh,考虑系统

25年输出衰减20%,即每年衰减0.8%,可计算出25年总发电量为4247.40万

kWh,平均年发电量169.90万kWh,25年每年发电量如下表：

表

3-2:25

年每年

年发电年发电年发电

发电量年份年份

量量量

（万

kWh）

年份

110173.1019164.2

2184.6011171.6020163.3

3183.2012170.7021162.4

4181.7013169.8022161.6

5180.3()14168.9023160.9

6178.9015167.9024160.1

7177.4016167.0025159.4

8176.0017166.1026158.7

9174.5018165.100

25年

总发电4247.40

量

年均发

169.90

电量

4.电气

4.1.电气一次

4.1.1.接入电力系统方式

根据并网光伏电站的建设规模及石嘴山地区的电网现实状况，初步确定光伏

电站升压至UOkV后以一回UOkV线路送往UOkV变电所，线路总长约40km,

按经济电流密度法计算选择导线型号为LGJ-150/20.

4.1.2.电气主接线方案

根据光伏电站日勺接线方式，HOkV升压变电所高、中压侧确定三个接线方案

进行经济技术